IVL Svenska Miljöinstitutet

Safe-and-sustainable-by-design (SSbD) is central in the European Chemicals Strategy for Sustainability, yet a common understanding of what SSbD is in concept and in practice isstill needed. A comparison of current SSbD descriptions and approaches was made and lessons learned were derived from value chain discussions (packaging, textile, construction,automotive, energy materials, electronics, and fragrances value chains) to help provide input on how to implement SSbD in practice.

Five important building blocks were identified:design, data, risk and sustainability governance, competencies, and social and corporate strategic needs. Other lessons learned include the identification of the biggest safety andsustainability challenges in a lifecycle-thinking approach towards the development of purpose-driven innovations, and connecting trans-disciplinary experts to the innovation process, already from the early phases. A clear understanding of what SSbD is and how to implement the SSbD framework is needed with clear procedures and incentives to support the industrial sector, especially SMEs.

I denna rapport presenteras möjliga bioråvaror som kan användas för att producera biobaserad plast och potentiella plastalternativ som är under utveckling eller redan finns tillgängliga på marknaden. Kartläggningen har utgjorts av litteraturgranskning samt intervjuer med olika aktörer inom området.

Kartläggningen av bioråvarupotentialen hade fokus på råvara från skog, jordbruk, hav samt från biologiskt avfall. Generellt framgår att potentialen är störst för skogsbaserad råvara, följt av jordbruksbaserad råvara och biologiskt avfall, medan potentialen för havsbaserad råvara är minst. 

Projektet har kartlagt vilken produktionskapacitet som finns tillgänglig för biobaserad plast, främst avseende drop-in-plaster, som är direkt utbytbara med etablerade plaster, men även ersättningsplaster. Globalt är idag endast cirka en procent av plastproduktionen biobaserad. En övervägande del av dagens petrokemibaserade plaster produceras helt eller delvis via krackning av nafta och av det följer att om man kan konvertera biomassa in i det flödet får man in biobaserad råvara i alla dessa plaster, således för polyeten (PE), liksom för polypropen (PP) och polyetentereftalat (PET), som är de tre mängdmässigt största plastsorterna. Biobaserade plaster med annan molekylstruktur än dagens högvolymplaster, här kallat ersättningsplaster, är ännu ganska sparsamt förekommande på marknaden. Det är främst polymjölksyra (PLA) som används, och produktionskapaciteten ökar globalt. 

En slutsats som dras i studien är att det pågår lovande utveckling och en långsam men stadig ökning av biobaserad plast, men att det är först runt 2030, och därefter, som bioråvara till plast, och plast från bioråvara, kommer att vara tillgänglig i större mängder.

Plastmaterial är viktiga i vårt samhälle och är användbara i många applikationer. Men plast används sällan på ett hållbart eller resurseffektivt sätt. Den globala produktionen av plast ligger på svindlande 400 miljoner ton, med prognoser som tyder på en tredubbling av denna efterfrågan till 2060 om inte betydande politiska åtgärder vidtas. För närvarande återvinns endast 9 % av plastavfallet, vilket visar på en uppenbar otillräcklighet av cirkularitet i plastens livscykel.

Konceptet design för återvinning nämns ofta som ett avgörande steg mot ökad cirkuläritet av plastmaterial. Det saknas dock kunskap om plastprodukters öde i slutet av livscykeln eller hur designvalen kan påverka produktens återvinningsbarhet.Ett av syftena med detta projekt var att underlätta en dialog mellan designbranschen och återvinningsindustrin i Sverige och på så vis skapa ett kunskapsdelningsforum för olika aktörer i värdekedjorna. Vidare fokuserade projektet på att identifiera de utmaningar relaterade till produktdesign som hämmar återvinning av plastmaterial, samt kartläggning av tillgängliga riktlinjer som främjar design för återvinning för att förstå vad som saknas och föreslå olika fokusområden där standardiserade kriterier skulle underlätta övergången till cirkulär hantering av plastmaterial.

För att förstå de utmaningar som branschen står inför genomfördes intervjuer både med olika företag som använder plastmaterial i sina produkter och med olika återvinningsbranscher. Resultaten från intervjuerna diskuterades under en workshop och användes därefter för att föreslå designområden som kan förfinas till allmänna riktlinjer/kriterier för design för återvinning av plastprodukter, som presenteras i denna rapport.

Denna rapport sammanfattar resultaten av en rad initiativ som tagits för att identifiera möjligheter och hinder för visionen att möjliggöra en säker, grön och hållbar kemiindustri, och i slutändan minska exponeringen av människor och ekosystem för farliga kemikalier. Det representerar ett stegvis resultat i forskningsprogrammet Mistra SafeChems arbete med att presentera vision och agenda för grön kemi i Sverige. Målgruppen för denna rapport är interna (Mistra SafeChem-programpartners) såväl som externa för alla parter som är intresserade av omställningen till en säker, grön och hållbar kemi.

Rapporten bygger på resultaten från flera aktiviteter/komponenter: en översikt över befintliga koncept för ”Grön kemi”, industriinitiativ och EU:s kemikaliestrategi för hållbarhet; en tidigare publicerad kartläggning av den svenska kemiska industrin; en sammanställning och analys av data om import, produktion och användning av utvalda kemikaliegrupper från det svenska produktregistret samt resultaten av intervjuer med företrädare för kemisk industri i Sverige sammanfattas.

Baserat på resultaten av dessa aktiviteter har ett antal hinder och möjligheter formulerats tillsammans med allmänna slutsatser och rekommendationer för att möjliggöra omställningen till en säker, grön och hållbar kemi. De viktigaste slutsatserna kan sammanfattas som:

EU:s kemikaliestrategi för hållbarhet och tillhörande industriinitiativ samt aktuella och planerade forskningsinitiativ ger en stark ram för samordnade åtgärder mot en vision om säker, hållbar och grön kemi.

Kemiska värdekedjor är komplexa, internationella/globala och omfattar alla samhällssektorer. Att kartlägga kemikalieproduktion och användning i syfte att analysera risker och prioritera åtgärds-/utvecklingsområden är således svårt och involverar många aktörer. Kemiindustrin är också en heterogen grupp av företag med verksamhet som sträcker sig från småskalig produktion av t.ex. specialkemikalier och läkemedel till storskalig produktion av baskemikalier för en mängd olika applikationer och värdekedjor. Olika delar av kemiindustrin har också vitt skilda förutsättningar vad gäller marknader och marknadskonkurrens, industriell infrastruktur, finansiell styrka som alla påverkar möjligheten till förändring och införande av nya gröna och hållbara produktionsmetoder och produkter.

Forskning, innovation och investeringar är centrala för den framtida utvecklingen. Specifika utmaningar är behovet av tillförlitliga och billiga verktyg för bedömning av kemiska faror av både nya kemikalier och befintliga kemikalier i nya material och applikationer, och för att bedöma faror och risker med kemikalier och material i ett livscykelperspektiv. Detta är också viktigt i relation till utvecklingen av metoder för att operationalisera konceptet Safe and Sustainable by Design. Andra utmaningar är utvecklingen av innovativa produktionsprocesser, kemikalier och material som uppfyller kriterierna för säkerhet och hållbarhet och bidrar till samhälleliga behov inklusive minskad klimatförändring.

Den nationella plastkartläggningen  visade att år 2017 användes över 813 miljoner engångsprodukter av plast inom hälso- och sjukvården i Sverige. Den största delen av detta avfall hanteras genom förbränning, och för att minska den miljöpåverkan detta leder till har ett antal initiativ tagits för att inkludera materialet i slutna kretslopp, där plasten används i samma applikation på nytt och där materialets höga kvalité kan behållas.

För att kunna göra det på ett säkert sätt krävs dock att materialet kan steriliseras för att vara säkert att hantera.  Detta projekt har haft som mål att ta fram en metod för att mäta den eventuella steriliseringsprocess som sker när plast återvinns i den så kallade regranuleringsprocessen. Denna process innebär att plasten mals ner och smälts vid omkring 200°C. Om denna process är effektiv för att sterilisera materialet behövs inget separat steriliseringssteg innan regranuleringen. Vi har i projektet tillsatt bakterien Bacillus atrophaeus, en organism som ofta används för verifiering av sterilisering, till regranuleringen av LDPE-plast.

Vi har sedan utvärderat olika metoder för att extrahera DNA från det regranulerade materialet samt utvecklat en qPCR-metod för att kvantifiera antalet överlevande bakterier. På så sätt har vi försökt mäta den eventuella steriliseringen av det regranulerade plastmaterialet.Resultatet visar att det fortfarande finns svårigheter att frigöra DNA-molekylerna från plasten, och att detta steg även kan ha en negativ påverkan på DNA-kvalitén. qPCR-metoden kan detektera B. atrophaeus och visar i ett separat värmeexperiment på en förväntad steriliseringseffekt över tid.

Denna effekt kunde dock inte reproduceras i de labbförsök som utfördes med extruder (en utrustning som används för att pressa smält plastgranulat till den profil som önskas). Ett antal möjliga förklaringar till detta, samt förslag till vidare forskning presenteras avslutningsvis i rapporten. Exempel på fortsatta forskningsfrågor som presenteras är; fördelning av bakterier i plastmassan, inneslutande av celler i plastmaterialet, steriliseringseffekt i extrudern samt metod för bestrykning av bioindikator.

Plastic packaging constitutes a large part of the total plastic use in Sweden. However, only a limited fraction of all packaging put on the Swedish market each year is recycled. One of the reasons for this is the complex design of many plastic packages, which contributes to challenges when sorting, disassembling, and recycling the collected material into high-value applications. Flexible plastic packaging, namely films, used for packaging groceries/food are especially challenging when it comes to mechanical recycling. This category includes countless multi-layered film structures which often include, for example, barriers and adhesives that may affect the sorting and recycling of the material. The aim of the first work package was to conduct an initial market analysis to map and quantify the current and future use of complex high barrier laminates, both multi-material structures and mono-materials structures, on the Swedish market. The market analysis was carried out by studying available literature, both scientific and grey literature, as well as through interviews with relevant stakeholders.